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Estado del Arte y Prospectiva de la Ingeniería en México y el Mundo
Prospectiva de la Energía Nuclear
Juan Luis François LacoutureFacultad de Ingeniería - UNAM
Comisión de Especialidad de Ingeniería Nuclear
Universidad de Guadalajara22 de octubre de 2009
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¿En dónde estamos?
• El primer reactor nuclear inició operación comercial en la década de 1950 13,728 años-reactor de experiencia.
• 436 reactores nucleares comerciales en 30 diferentes países
15% de la electricidad
mundial
• Actualmente hay 47 nuevos reactores en construcción
• Además, 56 países operan un total de 284 reactores de investigación
Fuente: World Nuclear Association, http://www.world-nuclear.org/info/reactors.html
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¿En dónde estamos?
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Central Nucleoeléctrica Laguna Verde
• U-1: 29 de julio de 1990
• U-2: 10 de abril de 1995
• Altos niveles de desempeño
• Aprox. 5% de la generación eléctrica
¿En dónde estamos?
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Factor de Capacidad, CNLV
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2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
valo
r del
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ce
Mej
or
Peer review: Dic 2004
Peer review: Dic 2002
Visita Técnica TUV: Dic 2001
Promedio WANO AC 127
Promedio Laguna Verde
Promedio INPO 103 Unidades
Peer review: Sep 2006
88.58
86.3088.50
JUN2007
Índice WANO
WANO: Asociación Mundial de Operadores Nucleares
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• Aumentos de Potencia– En USA se han aprobado (desde 1997) 110 aumentos de
potencia totalizando 4,700 MWe, algunos de ellos hasta de un 20%
– En Suiza sus 5 reactores aumentaron su potencia en un 12.3%
– España planea aumentar 13% la potencia de sus 8 reactores– Finlandia ha aumentado 11% la potencia de sus reactores– México aumentó 5% la potencia y la incrementará hasta 20%
• Extensión de Vida Útil– Rusia extendió la licencia de operación de 12 reactores de 30
años hasta 45 años– Estados unidos ha aprobado la extensión de 40 a 60 años de
48 reactores, 7 están en revisión y se esperan 28 solicitudes más entre 2007 y 2013
– Japón prevé una extensión de vida hasta 70 años
¿En dónde estamos?
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¿Hacia dónde vamos?
• 26 Magnox y AGR, 11GWe (Reino Unido)• 263 PWRs, 236 GWe (EU, Francia, Japón, Rusia)• 90 BWRs, 79 GWe (EU, Japón, Suecia)
• 38 Candu, 19 GWe (Canadá, India, Corea)• 17 RBMK, 13 GWe (Rusia)• 3 ABWRs, 4 GWe (Japón)
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PRODUCCIÓN NUCLEAR DE HIDRÓGENO
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439 reactors 439 reactors in June 2008in June 2008
……1400 reactors 1400 reactors in 2050in 2050
600 in 2050600 in 2050
OECD Nuclear Energy Agency
¿Hacia dónde vamos?
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1111
Cooperación Internacional Generation IV International Forum (GIF)
Un ejemplo de iniciativa internacional:
• Participantes: 10 países + EuratomArgentina, Brasil, Canadá, Corea, Estados Unidos, Francia, Japón, Reino Unido, Sudáfrica y Suiza
• 6 sistemas seleccionados para I+D conjuntaGFR, LFR, MSR, SCWR, SFR, VHTR
• Sustentabilidad, economía, seguridad y confiabilidad, y no proliferación.
• Programas de I+D en marcha
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Ciclo de Combustible Cerrado
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Disponibilidad del combustible nuclear
• El uranio, materia prima del combustible nuclear, se encuentra en abundancia en varios países del mundo: Australia, Kazakhstan, Canadá, etc. (300 años al ritmo de explotación actual de recursos convencionales)
• El uso del torio fomenta el uso racional de los recursos naturales nucleares (3 veces más abundante que el uranio)
• La utilización de los reactores rápidos de cría (300 años-reactor) convertirá a la energía nuclear en una fuente prácticamente inagotable de energía.
Fuente: World Nuclear Association http://www.world-nuclear.org/reference/position_statements/uranium.html
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Reservas
de uranio
(en (en aaññosos
de de generacigeneracióónn
de de electricidadelectricidad, ref. 2007), ref. 2007)
RI1 TRC2
Centrales
agua ligera
actuales 100 300
Reactores rápidos > 3 000 > 9 000
1. Recursos Identificados = Recursos garantizados + Inferidos = 5.47 MtU
2. Total Recursos Convencionales = (Garantizados + Inferidos + Extrapolados + Especulados) = 16 MtU
Fuente: NEA/OIEA 2008
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Reducción de residuos radioactivos de alto nivel
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Aspectos ambientales
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Aspectos ambientales
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Datos de Entrada para el cálculo del Costo Nivelado de Inversión
CC=ciclo combinado; CCS=captura y secuestro de carbono; IGCC=ciclo combinado con gasificación integrada; SCPC=carboeléctrica supercrítica con carbón pulverizado.
Conceptos CC CC + CCS IGCCIGCC +
CCS
SCPCSCPC +
CCS
Nuclear
Capacidad (MWe) 700 700 654 654 700 700 1400
Factor de planta (%) 80 80 70 70 80 80 90
Servicios propios (%) 2.8 8.28 19.9 24.3. 10.6 18.21 3.5
Costo unitario de
inversión instantáneo
(USD/kW)
747.18 1,558 2,211.37 3,387 1,672.05 4,037 3,136
Factor de valor presente al
inicio de la operación (tasa
de descuento 12%)
1.1753 1.1753 1.3909 1.3909 1.2961 1.2961 1.61197
Construcción (años) 3 3 4 4 4 4 5
Vida Útil (años) 30 30 30 30 30 30 60
Aspectos económicos
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COSTO NIVELADO DE GENERACIÓN
Conceptos CC CC + CCS IGCCIGCC +
CCSSCPC
SCPC +
CCSNuclear
Costo de Inversión
Nivelado (USD/MWh)14.29 31.58 69.41 112.49 38.34 101.18 71.26
Costo de Operación y
Mantenimiento
(USD/MWh)4.62 6.82 14.35 20.45 9.04 15.14 13.70
Costo de Combustible
(USD/MWh)55.77 64.73 10.02 11.76 28.88 33.91 4.90
Costo Nivelado de
Generación
(USD/MWh)74.68 103.13 93.78 144.70 76.26 150.23 89.86
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Costo Nivelado de Generación con Costo de Emisiones (25 USD/ ton CO2
)
Conceptos CCCC
+ CCSIGCC
IGCC+ CCS
SCPCSCPC+ CCS
Nuclear
Costo Nivelado de Generación
(USD/MWh)84.34 104.38 112.71 147.53 96.02 153.13 89.86
EL COSTO DE GENERAR ENERGÍA LIMPIA
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Fuente: International Committee on Nuclear Technology (IKL) Statement on Sustainability Evaluation of Nuclear Energy and other Electricity Supply Technologies. January 2004.
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Propuesta para México
– Un reactor (1400 MWe) para el 2019
– Un segundo reactor 2 años después
– Seis reactores más al 2030
8 reactores: 11,200 MWe al 2030(12% de la capacidad)
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Estrategias para el desarrollo de la ingeniería nuclear en México
• Estrategia 1. Fortalecer la formación de recursos humanos:
a) Nivel licenciatura y posgrado
b) Red de investigación y desarrollo nuclear
c) Capacitación en el trabajo
• Estrategia 2. Fortalecer los institutos de investigación del sector: ININ, IIE.
• Estrategia 3. Fortalecer al organismo regulador (CNSNS) y a la CNLV.
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Estrategias para el desarrollo de la ingeniería nuclear en México (Cont.)
• Estrategia 4. Fomentar y apoyar proyectos de vinculación entre instituciones de educación superior e institutos de
investigación con la industria nacional.
• Estrategia 5. Apoyar la participación de México en los proyectos internacionales de I&D.
• Estrategia 6. Impulsar
las actividades relacionadas con la industria del uranio.
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Reflexiones
En México es necesario diversificar las fuentes de energía primaria para la generación de energía eléctrica
•
Para el cuidado del medio ambiente
•
Para reducir la dependencia de los hidrocarburos producen el 74% de la energía eléctrica
Es importante garantizar el suministro energético disminuyendo la dependencia de los recursos naturales agotables provenientes de
otros
países y sujetos a precios con una gran volatilidad
La diversificación se puede lograr de manera confiable y económica construyendo plantas nucleares de diseños avanzados que ya operan o
que están próximas a construirse en otros países
La producción de hidrógeno a partir de energía nuclear será
de vital importancia en el transporte, con la consecuente reducción de emisión
de contaminantes
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¿En dónde estamos?
• Olkiluoto 3 en Finlandia• Flamanville 3 en Francia• Estados Unidos: 4 a 8 reactores en 2018 • Programas nucleares en Japón y Corea• Programas nucleares en Rusia, China e India• Países del este de Europa• Reino Unido e Italia• GIF e INPRO• MDEP• ….
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Cooperación
Internacional Programa
Multinacional
de Evaluacioń
de Diseños
(MDEP)
• Participan
10 Organismos
Reguladores
• Establecer
prácticas
regulatorias
de referencia
para nuevos
reactores
• Aumentar
la cooperación
entre reguladores
para mejorar
la evaluación
de nuevos
reactores
• Grupos
de trabajo
específicos
y generales
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Estrategias de utilización del combustible nuclear
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Fuente: ENRESA